特許第6812907号(P6812907)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6812907
(24)【登録日】2020年12月21日
(45)【発行日】2021年1月13日
(54)【発明の名称】ウォーム減速機
(51)【国際特許分類】
   F16H 55/24 20060101AFI20201228BHJP
   F16H 1/16 20060101ALI20201228BHJP
   F16C 27/06 20060101ALI20201228BHJP
【FI】
   F16H55/24
   F16H1/16 Z
   F16C27/06 B
【請求項の数】4
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2017-109241(P2017-109241)
(22)【出願日】2017年6月1日
(65)【公開番号】特開2018-204661(P2018-204661A)
(43)【公開日】2018年12月27日
【審査請求日】2020年1月9日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000811
【氏名又は名称】特許業務法人貴和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤田 哲英
(72)【発明者】
【氏名】清田 晴彦
【審査官】 小川 克久
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2016/038927(WO,A1)
【文献】 特開2006−117049(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16H 55/24
F16C 27/06
F16H 1/16
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、ウォーム軸と、ウォームホイールと、第一軸受と、第二軸受と、付勢部材とを備える、ウォーム減速機であって、
前記ウォーム軸は、前記ハウジングの内側に配置され、かつ、前記ウォーム軸の揺動を可能に軸方向一方側の端部を電動モータのモータ出力軸に連結しており、
前記ウォームホイールは、前記ハウジングの内側に配置され、前記ウォーム軸と噛み合っており、
前記第一軸受は、前記ウォーム軸の軸方向一方側部を前記ハウジングに対し回転可能に支持しており、
前記第二軸受は、前記ウォーム軸の軸方向他方側部を回転可能に支持しており、
前記付勢部材は、前記ウォーム軸の軸方向他方側部を前記第二軸受を介して前記ウォームホイールに近づく方向に付勢するものであり、前記ウォームホイールの中心軸に対し略平行に向いた中心軸を有し、かつ、前記ハウジングの内側に軸方向に移動可能に配置された付勢部材本体と、前記付勢部材本体を軸方向に押圧する押圧部材と、前記付勢部材本体の中心軸に対し前記押圧部材による押圧方向に関して後方側に向かうほど前記ウォーム軸に近づく方向に傾斜して前記付勢部材本体に支持され、その一部を前記第二軸受の外周面に接触させた、撓み量の増大に応じてばね定数が段階的に大きくなる板ばねとを有している、
ウォーム減速機。
【請求項2】
前記板ばねは、自由状態で、長手方向一方側部が前記付勢部材本体に片持ち支持されており、撓み量が増大すると、長手方向他方側部が前記付勢部材本体に当接し、該付勢部材本体に両持ち支持される、請求項1に記載したウォーム減速機。
【請求項3】
前記板ばねと前記付勢部材本体との間に弾性部材が配置されており、前記板ばねの長手方向他方側部が前記付勢部材本体に当接するまでの間に、前記弾性部材を弾性変形させる、請求項2に記載したウォーム減速機。
【請求項4】
前記板ばねは、ばね定数の異なる複数の板ばね素子を前記板ばねの長手方向につなげて構成されており、自由状態で、その長手方向両側部が前記付勢部材本体に両持ち支持されている、請求項1に記載したウォーム減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動パワーステアリング装置などに組み込まれるウォーム減速機に関する。
【背景技術】
【0002】
パワーステアリング装置は、運転者がステアリングホイールを操作するのに要する力を軽減するために、広く使用されている。パワーステアリング装置には、補助動力源として電動モータを利用する電動パワーステアリング装置と、補助動力源として油圧を利用する油圧パワーステアリング装置との2種類がある。このうちの電動パワーステアリング装置は、油圧パワーステアリング装置に比べて、小型かつ軽量に構成でき、補助動力の大きさの制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ないなどの利点があるため、主流となっている。
【0003】
電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールの操作に基づき回転する操舵用回転軸に対して、減速機を介して、電動モータの補助動力を付与する。このような減速機としては、大きな減速比が得られるなどの理由から、ウォーム減速機が広く使用されている。
【0004】
ただし、ウォーム減速機を構成するウォームホイールとウォーム軸との噛合部には、不可避のバックラッシュが存在しているため、ウォームホイールの回転方向が変化する際に、歯打ち音を発生させやすいという問題がある。
【0005】
特開2016−23760号公報には、ウォーム軸をハウジングに対して回転自在に支持するための1対の軸受のうち、ウォーム軸の先端側に配置された軸受とハウジングとの間に、ばねを含んで構成される付勢部材を配置し、ウォーム軸の先端部をウォームホイールに向けて付勢する構造が開示されている。このような構造によれば、噛合部のバックラッシュを抑えることができ、歯打ち音の発生を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2016−23760号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、電動モータからウォームホイールが固定された操舵用回転軸に補助動力が付与されると、ウォームホイールからウォーム軸に対して噛み合い反力が加わる。このような噛み合い反力がウォーム軸に加わると、該ウォーム軸の先端部がウォームホイールから離れる方向に押圧されて、付勢部材を構成するばねを変形させる。このため、ばねのばね定数の値が大きいと、ウォームホイールとウォーム軸との噛合部の面圧が過大になり、噛合部での摩擦が過大になる可能性がある。これに対し、ばねのばね定数の値が小さいと、噛合部での摩擦を抑えることはできるが、ウォーム軸に大きな噛み合い反力が加わった際に、ばねの変形量が大きくなり過ぎて、ばねが破損したり塑性変形したりする可能性がある。
【0008】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、ウォームホイールとウォーム軸との噛合部での摩擦を抑えることができ、かつ、付勢部材を構成するばねに破損や塑性変形が生じることを防止できるウォーム減速機の構造を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のウォーム減速機は、ハウジングと、ウォーム軸と、ウォームホイールと、第一軸受と、第二軸受と、付勢部材とを備えている。
前記ウォーム軸は、前記ハウジングの内側に配置され、かつ、前記ウォーム軸の揺動を可能に軸方向一方側の端部を電動モータのモータ出力軸に連結している。
前記ウォームホイールは、前記ハウジングの内側に配置され、前記ウォーム軸と噛み合う。
前記第一軸受は、前記ウォーム軸の軸方向一方側部を、前記ハウジングに対し回転可能に支持する。
前記第二軸受は、前記ウォーム軸の軸方向他方側部を回転可能に支持する。
前記付勢部材は、前記ウォーム軸の軸方向他方側部を前記第二軸受を介して前記ウォームホイールに近づく方向に付勢するものであり、前記ウォームホイールの中心軸に対し略平行に向いた中心軸を有し、かつ、前記ハウジングの内側に軸方向に移動可能に配置された付勢部材本体と、前記付勢部材本体を軸方向に押圧する押圧部材と、前記付勢部材本体の中心軸に対し前記押圧部材による押圧方向に関して後方側に向かうほど前記ウォーム軸に近づく方向に傾斜して前記付勢部材本体に支持され、その一部を前記第二軸受の外周面に接触させた、撓み量の増大に応じてばね定数が段階的に大きくなる板ばねとを有している。
なお、撓み量の増大に応じてばね定数が段階的に大きくなるとは、撓み量の増大によりばね定数が徐々に(連続的に)大きくなるのではなく、撓み量が所定値に達するまでの間は、ばね定数k1が変化せず一定であり、撓み量が前記所定値を超えると、ばね定数がk1からk2(>k1)へと変化するように、ばね定数が大きくなる態様をいう。
【0010】
本発明では、前記板ばねとして、自由状態で、長手方向一方側部が前記付勢部材本体に片持ち支持されており、撓み量が増大した際に、長手方向他方側部が前記付勢部材本体に当接し、前記付勢部材本体に両持ち支持される板ばねを採用できる。
さらに、前記板ばねと前記付勢部材本体との間に弾性部材を配置し、前記板ばねの長手方向他方側部が前記付勢部材本体に当接するまでの間に、前記弾性部材を弾性変形させることもできる。
【0011】
本発明では、前記板ばねとして、ばね定数の異なる複数の板ばね素子を前記板ばねの長手方向につなげて構成されており、かつ、自由状態で、長手方向両側部が前記付勢部材本体に両持ち支持されている板ばねを採用できる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、ウォームホイールとウォーム軸との噛合部での摩擦を抑えることができ、かつ、付勢部材を構成するばねに破損や塑性変形が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1図1は、実施の形態の第1例にかかるウォーム減速機を備えた、ステアリング装置の部分切断側面図である。
図2図2は、実施の形態の第1例を示す、図1のA−A断面図である。
図3図3は、実施の形態の第1例を示す、図1のB−B断面図である。
図4図4(A)及び図4(B)はそれぞれ、実施の形態の第1例に関して、図2のC−C断面に相当する図であり、図4(A)は、ウォームホイールからウォーム軸に噛み合い反力が加わっていない状態を示しており、図4(B)は、ウォームホイールからウォーム軸に大きな噛み合い反力が加わった状態を示している。
図5図5は、板ばねの撓み量に応じて変化するばね定数の1例を示す概念図である。
図6図6は、実施の形態の第2例を示す、図4(A)に相当する図である。
図7図7(A)及び図7(B)は、実施の形態の第3例を示す、図4(A)及び図4(B)にそれぞれ相当する図である。
図8図8(A)及び図8(B)は、実施の形態の第4例を示す、図4(A)及び図4(B)にそれぞれ相当する図である。
図9図9(A)及び図9(B)は、実施の形態の第5例を示す、図4(A)及び図4(B)にそれぞれ相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
[実施の形態の第1例]
実施の形態の第1例について、図1図5を用いて説明する。
【0015】
<電動パワーステアリング装置の全体構造>
電動パワーステアリング装置は、コラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置であり、ステアリングホイール1と、ステアリングシャフト2と、ステアリングコラム3と、1対の自在継手4a、4bと、中間シャフト5と、ステアリングギヤユニット6と、1対のタイロッド7と、電動アシスト装置8とを備えている。
【0016】
ステアリングホイール1は、ステアリングコラム3の内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト2の後端部に取り付けられている。ステアリングシャフト2の前端部は、ステアリングコラム3の前端部に固定されたハウジング9の内側に配置されており、トーションバー10を介して出力シャフト11に連結されている。
【0017】
出力シャフト11は、ハウジング9の内側に、1対の転がり軸受12a、12bを介して回転可能に支持されている。出力シャフト11の回転は、1対の自在継手4a、4b及び中間シャフト5を介して、ステアリングギヤユニット6のピニオンシャフト13に伝達される。そして、ピニオンシャフト13の回転を、図示しないラックの直線運動に変換することで、1対のタイロッド7を押し引きし、操舵輪に舵角を付与する。
【0018】
電動アシスト装置8は、運転者がステアリングホイール1を操作するのに要する力の軽減を図るもので、トルクセンサ14と、図示しないECUと、電動モータ15と、ウォーム減速機16とを備えている。
【0019】
トルクセンサ14は、出力シャフト11の周囲に配置されており、該出力シャフト11の捩れ方向及び捩れ量を検出する。ECUは、トルクセンサ14により検出された出力シャフト11の捩れ方向及び捩れ量に基づき算出した操舵トルクに関する情報、及び、図示しない車速センサにより測定される車速に関する情報などに基づいて、補助トルクを決定する。電動モータ15は、ハウジング9に支持固定されており、ECUによって通電方向及び通電量が制御されている。ウォーム減速機16は、電動モータ15の回転力を減速して出力シャフト11に伝達する。この結果、出力シャフト11に補助トルクが付与されるため、ステアリングホイール1に加えられた力よりも大きな力で、1対のタイロッド7を押し引きすることが可能になる。
【0020】
<ウォーム減速機の構造>
ウォーム減速機16は、ハウジング9と、ウォーム軸17と、ウォームホイール18と、第一軸受19と、第二軸受20と、ガイド部材21、付勢部材22とを備えている。
【0021】
ウォーム軸17は、軸方向一方側部に第一支持軸部23を、軸方向他方側部に第二支持軸部24をそれぞれ有しており、かつ、これら第一支持軸部23と第二支持軸部24との間の軸方向中間部に、ウォーム歯部25を有している。このようなウォーム軸17は、ハウジング9を構成する有底円筒状のウォーム軸収容部26の内側に配置されている。ウォーム軸17の軸方向一方側の端部である基端部は、電動モータ15のモータ出力軸15aに対し、スプライン係合などにより回転力の伝達を可能に、かつ、ウォーム軸17の若干の揺動変位を可能に連結している。なお、ウォーム軸17の軸方向一方側の端部は、モータ出力軸15aに対し、弾性体を備えたトルク伝達用継手などのその他の回転力の伝達を可能とする連結部材を介して、ウォーム軸の揺動変位を可能に連結することもできる。
【0022】
ウォームホイール18は、ウォーム歯部25と噛み合うウォームホイール歯部27を外周面に有しており、出力シャフト11に固定されている。このようなウォームホイール18は、ハウジング9を構成する円筒状のウォームホイール収容部28の内側に配置されている。なお、本例の電動パワーステアリング装置は、コラムアシストタイプであるため、ウォームホイール18を出力シャフト11に固定しているが、ピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置では、ウォームホイールをピニオンシャフトに固定する。
【0023】
ウォーム軸収容部26の内周面は、凹円筒面状に構成されており、軸方向中間部の円周方向一部がウォームホイール収容部28に開口している。したがって、ウォーム軸収容部26の内部空間とウォームホイール収容部28の内部空間とは互いにつながっている。
【0024】
第一軸受19は、単列深溝型や4点接触型などの玉軸受であり、それぞれが円環状の内輪29及び外輪30と、複数個の玉31とを備えている。このうちの内輪29は、ウォーム軸17の第一支持軸部23に外嵌固定されているのに対し、外輪30は、ウォーム軸収容部26の開口寄り部に内嵌固定されている。また、第一軸受19は、内輪29及び外輪30と玉31との間にラジアル隙間を有している。本例では、ウォーム軸17の基端部をモータ出力軸15aに対して揺動変位を可能に連結し、かつ、ウォーム軸17の第一支持軸部23を回転自在に支持する第一軸受19に内部隙間を設定しているため、ウォーム軸17は、第一軸受19の中心を支点として、ウォーム軸収容部26に対し揺動可能に支持されている。
【0025】
第二軸受20は、単列深溝型の玉軸受であり、それぞれが円環状の内輪32及び外輪33と、複数個の玉34とを備えている。このうちの内輪32は、ウォーム軸17の第二支持軸部24に外嵌固定されているのに対し、外輪33は、ウォーム軸収容部26の奥部寄り部に内嵌固定されたガイド部材21の内側に配置されている。
【0026】
ガイド部材21は、たとえば合成樹脂製で、全体が略U字形に構成されており、ウォーム軸収容部26の内側に圧入により内嵌固定されている。ガイド部材21は、部分円筒状の底板部35と、該底板部35の両端部からウォーム軸17の軸方向及びウォームホイール18の軸方向にそれぞれ直交するX方向(図4の上下方向)にそれぞれ伸長した1対の側板部36a、36bとを有している。このようなガイド部材21の外周面は、凸円筒面状に構成されている。
【0027】
1対の側板部36a、36bの互いに対向する面は、それぞれが平坦面状で、互いに平行な1対のガイド面37a、37bとなっている。1対のガイド面37a、37bは、ウォームホイール18の軸方向に関して第二軸受20の両外側に、かつ、前記X方向と平行に配置されている。1対のガイド面37a、37b同士の距離は、第二軸受20の外径よりもわずかに大きい。このため、1対のガイド面37a、37bは、第二軸受20のウォームホイール18に対する遠近移動である、前記X方向への移動を案内する。
【0028】
付勢部材22は、ウォーム軸17の軸方向他方側部を、第二軸受20を介して、ウォームホイール18に近づく方向(図2及び図4の下方)に付勢するもので、付勢部材本体40と、押圧部材41と、板ばね42とを有している。このような付勢部材22は、ハウジング9を構成する付勢部材収容部43の内側に配置されている。
【0029】
付勢部材収容部43は、ウォーム軸収容部26を挟んでウォームホイール収容部28と反対側(図2及び図4の上側)で、かつ、ウォーム軸収容部26に対して捩れの位置に設けられている。付勢部材収容部43の中心軸O43は、ウォームホイール18の中心軸O18と略平行に配置されている。付勢部材収容部43の内周面は、凹円筒面状に構成されており、軸方向中間部の円周方向一部が、ウォーム軸収容部26に開口している。したがって、付勢部材収容部43の内部空間とウォーム軸収容部26の内部空間とは互いにつながっている。付勢部材収容部43は、軸方向に関して一方側(図4の右側)の端部のみが開口している。付勢部材収容部43の開口部には、有底円筒状の蓋部材44が内嵌固定、あるいは、ねじ止め固定されている。
【0030】
付勢部材本体40は、全体が略棒状に構成されており、自身の中心軸O40を付勢部材収容部43の中心軸O43に一致させた状態で、付勢部材収容部43の内側に軸方向に関する移動を可能に配置されている。したがって、付勢部材本体40の中心軸O40は、ウォームホイール18の中心軸O18と略平行に配置されている。すなわち、付勢部材本体40の中心軸O40は、ウォームホイール18の中心軸O18に対し完全な平行に限らず、後述するように、押圧部材41の押圧力に基づいて、付勢部材本体40に固定された板ばね42を第二軸受20の外周面に押し付け、ウォーム軸17の第二支持軸部24を、ウォームホイール18に近づく方向に付勢できる限り、傾斜させることもできる。具体的には、ウォームホイール18の中心軸O18に対する付勢部材本体40の中心軸O40の傾斜角度は、0度±10度程度とする。付勢部材本体40は、前記X方向に関してウォーム軸17とは反対側を向いた外面を、付勢部材収容部43の内周面の曲率半径にほぼ等しい曲率半径を有する凸円筒面45としている。
【0031】
付勢部材本体40は、蓋部材44に近い軸方向一方側部に円筒部46を有しており、該円筒部46の軸方向他方側に隣接した軸方向中間部に断面半円形状の半円柱部47を有しており、該半円柱部47の軸方向他方側に隣接した軸方向他方側部に取付部48を有している。取付部48のうち、前記X方向に関してウォーム軸17側を向いた面は、平坦面状で、軸方向一方側に向かうほどウォーム軸17に近づく方向に傾斜した取付面49となっている。また、円筒部46の軸方向他方側の端部には、切り欠き部50を設けている。切り欠き部50のうち、前記X方向に関してウォーム軸17側を向いた面は、前記X方向に直交する、平坦面状のストッパ面51となっている。
【0032】
押圧部材41は、たとえば圧縮コイルばねなどのばね部材から構成されており、付勢部材本体40の円筒部46の底面と有底円筒状の蓋部材44の底面との間に、弾性的に圧縮して配置されている。これにより、付勢部材本体40を、軸方向他方側に向け弾性的に押圧している。したがって、押圧部材41による押圧方向は、付勢部材本体40の軸方向に一致しており、押圧方向に関して前方側が、付勢部材本体40の軸方向他方側に相当し、押圧方向に関して後方側が、付勢部材本体40の軸方向一方側に相当する。また、押圧部材41は、その大部分が蓋部材44及び円筒部46の内側に配置されている。
【0033】
板ばね42は、金属製で、全体が矩形板状に構成されており、全長にわたり板厚が一定である。また、板ばね42は、該板ばね42を湾曲させる力が加わっていない自由状態で、その幅方向から見た形状が直線状に構成されており、その長手方向一方側(図4の左側)の基端部が取付面49に対し取付ピン52によって固定されている。このため、板ばね42は、自由状態で、取付面49に沿って配置されており、付勢部材本体40の中心軸O40に対して、付勢部材本体40の軸方向一方側(図4の右側)に向かうほどウォーム軸17に近づく方向に傾斜している。換言すれば、板ばね42は、付勢部材本体40の中心軸O40に対して、押圧部材41による押圧方向に関して後方側に向かうほどウォーム軸17に近づく方向に傾斜している。具体的には、付勢部材本体40の中心軸O40に対する取付面49の傾斜角度を、1度から20度程度としている。
【0034】
板ばね42の全長は、長手方向他方側(図4の右側)の先端部が、円筒部46のストッパ面51に当接可能な長さに規制されている。たたし、本例では、板ばね42の自由状態で、板ばね42の長手方向他方側の先端部とストッパ面51との間に隙間53を設けている。つまり、板ばね42は、自由状態で、長手方向一方側の基端部が付勢部材本体40に対し片持ち支持されている。
【0035】
本例では、後述するように、押圧部材41の押圧力に基づいて板ばね42を第二軸受20の外周面に押し付け、ウォーム軸17の第二支持軸部24を、ウォームホイール18に近づく方向に付勢するが、電動アシスト装置8による補助トルクが出力シャフト11にほとんど付与されず、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が小さい場合には、図4(A)に示すように、板ばね42の長手方向他方側の先端部とストッパ面51との間には、隙間53が存在するようにしている。
【0036】
これに対し、電動アシスト装置8による補助トルクが出力シャフト11に付与され、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が大きくなると、図4(B)に示すように、板ばね42の撓み量が増大し、板ばね42の長手方向他方側の先端部とストッパ面51とが当接する。これにより、板ばね42は、長手方向両側の端部で付勢部材本体40に対し両持ち支持される。板ばね42の裏面(図4の上側面)と半円柱部47との間には、板ばね42の長手方向他方側の先端部とストッパ面51とが当接した状態で、断面台形状の空間54が存在している。このため、板ばね42は、長手方向他方側の先端部がストッパ面51に当接してからも、その長手方向中間部を空間54内に進入させるようにして、さらなる撓み変形が可能である。
【0037】
本例の付勢部材22は、押圧部材41によって、付勢部材本体40を軸方向他方側(図4の左側)に向けて押圧することで、付勢部材本体40に固定された板ばね42の長手方向中間部を第二軸受20を構成する外輪33の外周面に押し付ける。そして、第二軸受20を介して、ウォーム軸17の第二支持軸部24を、ウォームホイール18に近づく方向に付勢し、ウォーム軸17を、第一軸受19の中心を支点として、ウォーム軸収容部26に対し揺動させる。これにより、ウォーム歯部25をウォームホイール歯部27に対して弾性的に押し付ける。この結果、ウォーム歯部25とウォームホイール歯部27との噛合部で、歯打ち音が発生することを有効に防止できる。なお、押圧部材41の押圧力は、ウォーム歯部25とウォームホイール歯部27との噛合部の噛み合い抵抗が過度に大きくなることがないように、適正に調整される。
【0038】
また、ウォーム歯部25とウォームホイール歯部27との噛合部で摩耗が生じると、押圧部材41による押圧力に基づき、付勢部材本体40の位置を軸方向他方側に移動させる。板ばね42は、付勢部材本体40の中心軸O40に対し、押圧部材41による押圧方向に関して後方側に向かうほどウォーム軸17に近づく方向に傾斜しているため、付勢部材本体40が軸方向他方側に移動することで、板ばね42と第二軸受20との当接位置を、ウォームホイール18に近い側(図4の下側)に移動させることができる。これにより、ウォーム軸17の揺動角度を、噛合部で生じた摩耗量に応じて自動的に大きくできる。したがって、噛合部に摩耗が生じた際にも、歯打ち音の発生を抑制することができる。
【0039】
さらに本例では、ウォームホイール18からウォーム軸17に対して噛み合い反力が加わり、ウォーム軸17がウォームホイール18から離れる方向に移動した際には、第二軸受20により板ばね42を撓み変形させられるため、噛合部の面圧が過大になることを防止できる。また、ウォーム軸17の中心軸とウォーム歯部25の中心軸との同軸度公差や、ウォームホイール18などの周辺部材に生じる熱膨張の影響によって、ウォーム軸17がウォームホイール18から離れる方向に移動する際にも、板ばね42が撓み変形することで、噛合部の面圧が過大になることを防止できる。
【0040】
しかも本例では、図4(A)に示すように、電動アシスト装置8による補助トルクが出力シャフト11にほとんど付与されず、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が小さい場合には、板ばね42は、付勢部材本体40に対し片持ち支持されている。これに対し、図4(B)に示すように、電動アシスト装置8による補助トルクが出力シャフト11に付与され、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が大きくなると、板ばね42は、付勢部材本体40に対し両持ち支持される。このように、本例では、板ばね42の撓み量が増大すると、付勢部材本体40に対する板ばね42の支持構造が、片持ち支持から両持ち支持へと変化する。
【0041】
このため、図5の概念図に示すように、板ばね42の長手方向他方側の先端部がストッパ面51に当接するまでの、撓み量が所定値αになるまでの間は、板ばね42のばね定数はK1であるのに対し、板ばね42の先端部がストッパ面51に当接した後は、板ばね42のばね定数は、K1よりも大きいK2に段階的に変化する。このように本例では、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が小さい場合には、板ばね42のばね定数を小さい値にできるため、噛合部の面圧が過大になることを防止でき、噛合部での摩擦を抑えることができる。これに対し、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が大きくなり、板ばね42の撓み量が増大すると、板ばね42のばね定数を段階的に大きい値に変化させられる。したがって、板ばね42に生じる撓み量を抑えることができ、板ばね42に破損や塑性変形が生じることを防止できる。
【0042】
なお、板ばね42のばね定数はK1は、押圧部材41の押圧力に基づいて板ばね42を第二軸受20の外周面に押圧する際にも、隙間53が消滅しない程度の大きさに設定される。また、板ばね42の弾力は、ウォームホイール18からウォーム軸17に対して過大な噛み合い反力が加わった際に、板ばね42が弾性変形するよりも先に、付勢部材本体40が押圧部材41の押圧力に抗して、この押圧部材41の押圧方向に関して後方に変位することがないよう、適正に調整する。
また、本例では、板ばね42を、付勢部材本体40のうち、押圧部材41の押圧方向に関して空間54よりも前方側に設けられた取付面49に固定している。ただし、本発明を実施する場合には、板ばねの固定位置を、付勢部材のうち、押圧部材の押圧方向に関して空間よりも後方側部分に変更することもてきる。
【0043】
[実施の形態の第2例]
実施の形態の第2例について、図6を用いて説明する。本例では、板ばね42aとして、自由状態で、略へ字形に折れ曲がった形状を有するものを使用している。このため、付勢部材本体40の中心軸O40に対する板ばね42aの傾斜角度は、長手方向一方側部における傾斜角度θ1よりも、長さ方向他方向側部における傾斜角度θ2のほうが大きくなっている(θ1<θ2)。
【0044】
また、本例では、付勢部材本体40を構成する円筒部46aの軸方向他方側の端部に、切り欠き部は設けていない。このため、円筒部46aの軸方向他方側の端部のうち、ウォーム軸17の軸方向及びウォームホイール18(図2及び図3参照)の軸方向にそれぞれ直交するX方向(図6の上下方向)に関してウォーム軸17側を向いた面を、凸円筒面状のストッパ面51aとしている。
【0045】
以上のような本例でも、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が小さい場合には、板ばね42aの長手方向他方側の先端部とストッパ面51aとの間に、隙間53aが存在するようにしている。これに対し、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が大きくなり、板ばね42aの撓み量が増大した際には、板ばね42aの先端部がストッパ面51aに当接するようにしている。したがって、本例でも、撓み量が増大すると、付勢部材本体40に対する板ばね42aの支持構造を、片持ち支持から両持ち支持へと変化させることができる。また、これに伴って、板ばね42aのばね定数を段階的に大きくすることができる。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第1例と同じである。
【0046】
[実施の形態の第3例]
実施の形態の第3例について、図7を用いて説明する。本例では、板ばね42と付勢部材本体40を構成する半円柱部47との間の空間54に、弾性部材であるコイルばね55を配置している。
【0047】
本例では、図7(A)に示すように、板ばね42の長手方向他方側の先端部がストッパ面51に当接するまでの間は、板ばね42を撓み変形させるだけでなく、コイルばね55を圧縮変形させる。そして、図7(B)に示すように、板ばね42の先端部がストッパ面51に当接した後は、実施の形態の第1例と同じように、付勢部材本体40に対して両持ち支持された板ばね42を撓み変形させる。
【0048】
したがって、本例でも、板ばね42の先端部をストッパ面51に当接させる前後で、板ばね42のばね定数を段階的に変化させることができる。さらに本例では、板ばね42の先端部がストッパ面51に当接するまでの間に、板ばね42を撓み変形させるだけでなく、コイルばね55を圧縮変形させる必要があるため、板ばね42の先端部がストッパ面51に当接するまでの間の、板ばね42及びコイルばね55から成る複合ばねのばね定数を大きくできる。具体的には、複合ばねのばね定数を、板ばね42のばね定数K1とコイルばね55のばね定数K3とを合計した値(K1+K3)にできる。これに対し、板ばね42の先端部がストッパ面51に当接した後の板ばね42のばね定数は、K2のままである。したがって、本例では、コイルばね55を追加することで、板ばね42の先端部がストッパ面51に当接した後のばね定数は変化させずに、板ばね42の先端部がストッパ面51に当接するまでの間のばね定数のみを大きくできる。ただし、本例においても、板ばね42の先端部がストッパ面51に当接した後のばね定数を、当接以前のばね定数よりも大きくしている(K2>K1+K3)。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第1例と同じである。
【0049】
[実施の形態の第4例]
実施の形態の第4例について、図8を用いて説明する。本例では、円筒部46の軸方向他方側の端部に、階段状の切り欠き部50aを設けている。そして、切り欠き部50aのうち、軸方向一方側に位置するウォーム軸17側を向いた面をストッパ面51bとし、該ストッパ面51bの軸方向他側に、ゴムなどの弾性材製でブロック状の弾性体56を設置している。
【0050】
本例では、図8(A)に示すように、板ばね42の長手方向他方側の先端部がストッパ面51bに当接するまでの間は、板ばね42を撓み変形させるだけでなく、弾性体56を圧縮変形させる。そして、図8(B)に示すように、板ばね42の先端部がストッパ面51bに当接した後は、実施の形態の第1例と同じように、付勢部材本体40に対して両持ち支持された板ばね42を撓み変形させる。
【0051】
したがって、本例でも、板ばね42の先端部をストッパ面51bに当接させる前後で、板ばね42のばね定数を段階的に変化させることができる。さらに本例では、板ばね42の先端部がストッパ面51bに当接するまでの間に、板ばね42を撓み変形させるだけでなく、弾性体56を圧縮変形させる必要があるため、板ばね42の先端部がストッパ面51bに当接するまでの間の、板ばね42及び弾性体56から成る複合ばねのばね定数を大きくできる。具体的には、複合ばねのばね定数を、板ばね42のばね定数K1と弾性体56のばね定数K4とを合計した値(K1+K4)にできる。これに対し、板ばね42の先端部がストッパ面51bに当接した後の板ばね42のばね定数は、K2のままである。このように本例では、弾性体56を追加することで、板ばね42の先端部がストッパ面51bに当接した後のばね定数は変化させずに、板ばね42の先端部がストッパ面51bに当接するまでの間のばね定数のみを大きくすることができる。さらに本例では、板ばね42と付勢部材本体40との間に挟持された弾性体56により、悪路走行や電動モータの回転などに伴って発生する振動を減衰することもできる。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第1例及び実施の形態の第3例と同じである。
【0052】
[実施の形態の第5例]
実施の形態の第5例について、図9を用いて説明する。本例では、板ばね42bを、金属製の第一板ばね素子57と、金属製の第二板ばね素子58と、ゴム製の第三板ばね素子59とから構成している。具体的には、板ばね42bの長手方向一方側に第一板ばね素子57を配置し、板ばね42bの長手方向他方側に第二板ばね素子58を配置し、これら第一板ばね素子57と第二板ばね素子58との間に第三板ばね素子59を配置している。そして、板ばね42bの長手方向に隣接する、第一板ばね素子57と第三板ばね素子59、および、第二板ばね素子58と第三板ばね素子59を、加硫接着などの固定手段により互いにつなげている。
【0053】
本例では、上述のような板ばね42bを、付勢部材本体40に対し両持ち支持している。具体的には、板ばね42bの長手方向一方側に位置する第一板ばね素子57を、付勢部材本体40の取付部48を構成する取付面49に対し、取付ピン52aにより固定している。また、板ばね42bの長手方向他方側に位置する第二板ばね素子58を、付勢部材本体40の円筒部46のうち、ウォーム軸17の軸方向及びウォームホイール18(図2及び図3参照)の軸方向にそれぞれ直交するX方向(図9の上下方向)に関してウォーム軸17側を向いた第二取付面60に対し、取付ピン52bにより固定している。
【0054】
本例では、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が小さい場合には、図9(A)に示すように、第二軸受20の外周面に対し、板ばね42bの長手方向中間部に位置するゴム製の第三板ばね素子59のみが当接し、第三板ばね素子59を撓み変形させる。そして、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が大きくなると、図9(B)に示すように、第二軸受20の外周面に対し、第三板ばね素子59に加え、金属製の第一板ばね素子57及び第二板ばね素子58がそれぞれ当接し、これら第一板ばね素子57及び第二板ばね素子58をそれぞれ撓み変形させる。なお、第一板ばね素子57と第二板ばね素子58とを撓み変形させ始めるタイミングは、同時でも良いし、同時でなくても良い。このような本例では、板ばね42bの撓み量が増大しても、付勢部材本体40に対する板ばね42bの支持構造は両持ち支持のまま変化しないが、第二軸受20によって弾性変形させられる板ばね素子の種類が、ばね定数が大きいものへと変化する。つまり、ウォームホイール18からウォーム軸17に加わる噛み合い反力が小さい場合には、ばね定数の小さいゴム製の第三板ばね素子59のみを撓み変形させるのに対し、噛み合い反力が大きくなると、ゴム製の第三板ばね素子59に比べてばね定数の大きい金属製の第一板ばね素子57及び第二板ばね素子58をそれぞれ撓み変形させる。また、本例でも、第二軸受20の外周面に、ゴム製の第三板ばね素子59を押し付けるため、該第三板ばね素子59によって振動を減衰することもできる。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第1例と同じである。
【0055】
実施の形態の各例の構造は、矛盾を生じない限り、適宜組み合わせて実施することができる。本発明を実施する際には、板ばね自体の形状や板厚などを工夫することで、撓み量の増大に応じてばね定数を段階的に大きくできる、非線形特性を有する板ばねを使用しても良い。また、本発明を実施する際には、板ばねのばね定数は、撓み量の増大に応じて、2段階に大きくしても良いし、3段階あるいはそれ以上に大きくしても良い。
【符号の説明】
【0056】
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 ステアリングコラム
4a、4b 自在継手
5 中間シャフト
6 ステアリングギヤユニット
7 タイロッド
8 電動アシスト装置
9、9a ハウジング
10 トーションバー
11 出力シャフト
12a、12b 転がり軸受
13 ピニオンシャフト
14 トルクセンサ
15 電動モータ
16 ウォーム減速機
17 ウォーム軸
18 ウォームホイール
19 第一軸受
20 第二軸受
21、21a ガイド部材
22 付勢部材
23 第一支持軸部
24 第二支持軸部
25 ウォーム歯部
26 ウォーム軸収容部
27 ウォームホイール歯部
28 ウォームホイール収容部
29 内輪
30 外輪
31 玉
32 内輪
33 外輪
34 玉
35 底板部
36a、36b 側板部
37a、37b ガイド面
40 付勢部材本体
41 押圧部材
42、42a 板ばね
43 付勢部材収容部
44 蓋部材
45 凸円筒面
46 円筒部
47 半円柱部
48 取付部
49 取付面
50、50a 切り欠き部
51、51a、51b ストッパ面
52、52a、52b 取付ピン
53、53a 隙間
54 空間
55 コイルばね
56 弾性体
57 第一板ばね素子
58 第二板ばね素子
59 第三板ばね素子
60 第二取付面
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9